地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统故障检修分析

地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统故障检修分析

殷玉果 王雪峰 王欢

中车唐山机车车辆有限公司

摘 要：随着国家城市化社会的建设的不断推进，以地铁车辆为基础设施的交通运输体系成为城市内居民生活和工作的重要媒介。地铁车辆交通体系是一个涉及电力系统、社会系统和城市规划系统的复杂工程，为了提高地铁车辆的运行效率和优化改善城市交通拥挤现象，我们需要建设定期、快速和高效的发现解决问题的响应系统，将车辆中的牵引和辅助系统的问题进行及时检测、提前预防和快速处理。本文从牵引和辅助系统的特性和问题切入，探索对两个系统故障的分析检修。

关键词：城市化建设 交通运输 运行效率 牵引和辅助 系统故障

一、地铁车辆电气系统中牵引系统故障问题分析及检修

1.1牵引系统的构成要素及其属性解析

1.1.1牵引系统的结果落实在电制动力和速度特性两方面。

地铁车辆电气系统中的牵引系统主要是由接地故障检测系统、逆变器模块、线路滤波器和高速断路器等构成，如线路滤波器可以降低电流输入的阻力度，避免车辆与接触网之间受到干扰的可能性；高速断路器可以避免因触及地面和信息流中路等产生的过流现象；接地故障检测系统可以避免故障网络系统参数值的检测效率低下和不准确的问题；逆变器模块可以避免电流转变效率不足。这些构成要素从电制动力和速度特性两个层面来实现牵引系统的优化设计。

1.1.2牵引系统的运行立足于系统接口的匹配连接管理。

牵引系统能够有效运行的关键和重要部分就在于各个子系统的接口是否匹配，从而保证系统集成后的控制层面的统一性和连接层面的协调性，最终提高牵引性能的高质量和高效率。

1.1.3牵引系统的基础依靠于牵引性能的仿真试验处理。

仿真效果的处理优化能够通过软件模拟计算核实传动线路、牵引力、制动力、载荷、加减速电流和电压等条件，从而依靠信息大数据算法的准确性和快速性，来最大化的保障和推动牵引性能的作用得到应用，其性能包括驾驶模式、启动和停止指令、电扇空调制动转换、电压电量控制和安全监控处理等几个主要的功能。

1.2地铁车辆电气系统中牵引系统故障分析

1.2.1识别型误动作

识别性误动作主要是由于地铁车辆在刚开始启动的时候和高负载运行压力的时候容易发生承载能力不足的现象，在这种情况下地铁车辆电网内的电压电流会产生偏差较大的波动，从而被系统识别为运行短路，最终引发继电器的自动型错误动作。

1.2.2技术型真短路

金属性短路。在三轨和钢轨间由于人工操作和气候异常导致的金属性工具留置在轨道现场或者由于绝缘体支座出现击穿现象导致的三轨和钢轨之间的短路。

非金属性短路。由于一些非金属因素如雨雪成为电流导体、绝缘物质体时间过长而老化和支撑物件出现异物及污秽物等现象导致的短路故障。

电弧短路。由于带电体对导体放电如第三轨对地放电等引发的短路现象。

1.3地铁车辆电气系统中牵引系统故障检修策略

1.3.1建立丰富多元化的故障仿真分析系统

在检修地铁牵引系统的故障问题的过程中，我们必须通过提前进行故障仿真进行评估、分析和判断，并由此快速拟定高效率和高质量的解决方案来实施。所以我们要以信息数据化技术平台为基础构建一个丰富多元化的故障仿真分析系统，这个系统中包含海量的故障问题的征兆、类型和具体体现，并能够根据输入的实际现场参数快速的进行故障问题类别及方案的匹配，降低故障问题判断的成本和提高故障问题解决的效率。具体来说，通过故障仿真分析系统模拟地铁车量直流馈线的电流值与上升率之间的关系得到针对性的指数函数与短路故障的检测效率。

1.3.2建立定时定期的自动化预防检测系统

在检修地铁牵引系统的故障问题的过程中，我们必须通过定时定期的自动化预防检测系统来缩短故障的发生与发现之间的时间长度，降低故障的发生与解决之间的时间成本，以海量的故障发生前的原因参数、发生前的征兆、发生后的响应方案和相关部门的联动机制等信息作为评估参数，并由信息技术设备和大数据深度学习能力来构建一套自动化预防检测系统，从而最大化的避免牵引系统故障的潜藏性风险、模块关联性和风险传递性等。具体来说，统计逆电器电源开关跳闸的的频率、外部环境和地铁车辆电气系统中内部模连接运行情况等数据进行统计并科学分析，总结出可能出现跳闸的情况参数并输入预防检测系统进行自动化检测和预警。

二、地铁车辆电气系统中辅助系统故障问题分析及检修

2.1辅助系统的构成要素及属性解析
  2.1.1构成要素

我国目前地铁车辆电气系统中的辅助系统主要由蓄电池组、DC/DC变换器和DC/AC逆变器三部分构成，由此三部分来实现地铁的直流电供电、从架空接触网中接收电能、空调风扇系统交流负载供电等电能的综合性供给能力。

2.1.2供给方式

我国目前地铁车辆电气系统中的辅助系统主要是通过分散与集中、二点与三点和变压器隔离等几种方式进行供给电能，分散与集中供电主要是从冗余和轴重均衡性角度出发，二点与三点式供电主要是从逆电器的开关频率、损耗和阻断电压等角度出发，变压器隔离主要是从实现与高压网压系统的电气电位上的隔离角度出发。

2.2地铁车辆电气系统中辅助系统的故障分析

2.2.1电容器故障

电容器故障主要是由于铝制电容器受到氧化或其他原因而损坏且破坏速度超过了自愈速度，甚至出现了击穿问题，导致电容器的功能失效。

2.2.2半导体器件故障

半导体故障主要是地铁辅助系统中弱电半导体和电力半导体的弱电半导体由于工作时间长、外界干扰、温度失效、过电应力失效和湿度失效等原因影响弱电半导体单元出现问题；电力半导体器件由于电浪涌的强烈压力和不被重点关注导致的失效。

2.3地铁车辆电气系统中辅助系统的检修策略

辅助系统的检测策略主要是以高效率的神经网络故障判断技术平台为核心，通过神经网络故障自动化判断技术平台的搭建，可以实现将系统运行的正确和准确性、故障发生的环境和征兆、故障发生时的特征和故障发生后的关联子系统模块等数据参数输入系统平台中，以此信息数据为基础的预测、检测和处理模型来提高检修效率和质量。

三、地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统检修分析发展趋势

随着国家城市化进程的推进和交通运输系统的供给压力，人民的生活和工作发展需求对地铁车辆电气系统中牵引和辅助系统的高效率运行提出了更高的要求，这就需要我们在检修系统中有效的融合新时代的技术、人员和行业发展需求。

3.1信息化和智能化

我们在设计和建立牵引和辅助系统检修体系的过程中，要充分的利用新时代信息化技术平台和自动智能化数据平台的发展质量，由此将列车编组、重联控制、状态监视、诊断和处理方案等信息数据输入到信息数据库中，从而以海量信息数据作为一切行为如预防、检测和检修的参照标准，并依靠技术平台突破时间、人力和速度等限制，实现检修分析系统的响应速度和处理速度。

3.2模块化和标准化

我们在设计和建立牵引和辅助系统检修体系的过程中，将复杂的检修系统进行模块化和标准化设计，以降低系统检测的决策成本和时间成本，通过各个小模块系统的高效率和高质量的检修结果来达成整个牵引系统和辅助系统的检修效率和质量。

3.3系统化和多元化

我们在设计和建立牵引和辅助系统检修体系的过程中，要充分考虑到当地区域的地铁车辆运行压力、气候生态环境、人民生活工作方式和城市规划布局等因素，建立起能够影响牵引和辅助系统的行业市场、气候环境、运行压力、城市规划和管理体系等因素的关联性，形成多元化和系统化的检修分析模型，以便最大化的提高检修效率。

四、结语

地铁车辆系统是城市交通运输系统的重要分支，也是涉及人、技术、资源和经济等各个领域的复杂系统，一旦出现故障就会使得地铁运行受到很大的影响，甚至会影响整个区域社会的人民生活和工作方式。所以我们应当充分的发挥检修人员的综合专业能力、信息化技术最大化数据整理能力、智能化平台高效率触达系统现场和管理系统的模块标准化规范等多个维度的优势，从而构建高效率和高质量的地铁车辆电气系统中的牵引和辅助系统的检修能力。

参考文献：

[1]白海波.地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].科技与创新，2014（10）：15-34.

[2]李旭.地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].地铁电气系统,2013(03):5-12.